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Kafe 바로가기주관연구기관 | 한국전기연구원 Korea Electrotechnology Research Institute |
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연구책임자 | 이상민 |
참여연구자 | 이홍기 , 김희탁 , 유지상 , 김점수 , 이세희 , 이규태 , 박수진 , 이종원 , 김정호 , 김기재 , 문장혁 |
보고서유형 | 1단계보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2021-01 |
주관부처 | 과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
과제관리전문기관 | 한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 | TRKO202200017929 |
DB 구축일자 | 2022-12-05 |
키워드 | 금속리튬.저조도 동박.다공성 집전체.리튬박.수지상 성장.다중 보호막.리튬분포 완화층.자가 복원.리튬구조체.리튬전착전위 구배형.내부 단락.소화 기능.고체 전해질.유한 요소.계면 안정화.Lithium metal.Low profile Cu foil.Porous current collector.Lithium film.Dendrite growth.multiple protective layer.SEI layer.homogeneous current distribution.self restoration.Spatially structured Li anode.Potentially gradient.internal short.extinguishment.interfacial stability.all-solid-state-battery.finite element method. |
Ⅳ. 연구개발결과
○ 저비용 리튬금속 박판 및 집전체 제조 기술 확보
- 플라즈마 기술 활용한 파이롯 규모의 리튬분말 포집 장치 확보
- 전해도금 기반 저비용 리튬박 음극 제조 공정 기술 확보
- 리튬분말 적용 압연 공정 기반 대면적 리튬 박판 제조 기술 확보
- 저조도 동박 집전체 제조 기술 확보
- 개발 리튬 박판의 전기화학적 성능 확보
- 전고체전지용 황화물계 적용 가능한 Ni 집전체 도금기술 확보
○ 단이온 전도성 유무기 복합 보호막 및 전해액 설계 기술 개발
- 분자 시뮬레이
Ⅳ. 연구개발결과
○ 저비용 리튬금속 박판 및 집전체 제조 기술 확보
- 플라즈마 기술 활용한 파이롯 규모의 리튬분말 포집 장치 확보
- 전해도금 기반 저비용 리튬박 음극 제조 공정 기술 확보
- 리튬분말 적용 압연 공정 기반 대면적 리튬 박판 제조 기술 확보
- 저조도 동박 집전체 제조 기술 확보
- 개발 리튬 박판의 전기화학적 성능 확보
- 전고체전지용 황화물계 적용 가능한 Ni 집전체 도금기술 확보
○ 단이온 전도성 유무기 복합 보호막 및 전해액 설계 기술 개발
- 분자 시뮬레이션 기반 리튬금속전지용 전해액 조성 설계
- 지능형 계면 제어 및 단이온 전도성 복합보호막 개발
- 계면 구조 해석 및 전기화학적 분석을 통한 리튬 덴드라이트 억제 메커니즘 규명
- 대면적 리튬금속 전극 보호층 제작 및 안정화, 이를 통한 장기 수명 확보 416 사이클 달성 (리튬 대칭셀) at 5 mA-cm-2 (3 mAh-cm-2, util. ratio : 37.5%)
○ 고에너지/장수명/고입출력이 가능한 리튬금속 구조체 음극 원천기술개발
- 슬러리 기반 3D 탄소 구조체 설계/제조 기술 개발
(용량밀도 1,000 mAh/cc, 대칭셀 >400 cycle, DSC 181.7J/g, 팽창율 <20% 달성)
- 구조체의 전도성이 제어된 전도도 제어 3차원 리튬 구조체 개발
- 전계방사 기반 리튬 친화성 물질이 포함된 코어-쉘 탄소 나노 파이버 개발
(용량밀도 833 mAh/cc, 대칭셀 >200 cycle, 팽창율 2.1% 달성)
- Dual-phase 반응형 리튬저장체 전기화학적 성능 확보 및 scale-up 공정 개발
- 리튬 구조체 내 Li 반응 분석 기술 및 3D 구조체 디자인 인자별 모델링 기술 확보
○ 대면적 리튬금속전지 요소기술 및 안전성 확보 기술 개발
- ZrO2의 적용을 통한 고이동도 분리막 개발 및 장수명 리튬 금속 전지 개발
- 전해질 젖음성과 자가 소화형 소재가 도입된 고기능성 분리막 적용을 통한 리튬 금속전지 성능 개선
- 경량 집전체 도입을 통한 리튬 금속 전지 무게 당 에너지 개선
- 무기계 고체전해질을 도입한 고안전성 전고체전지 개발
- 유한요소해석법 도입을 통한 리튬 금속 전지 최적 설계 인자 도출
(출처 : 요약문 5p)
Ⅳ. Research Development results
○ Manufacturing technology of low-cost lithium metal foil and current collector
- Pilot-scale lithium powder capture device using plasma technology
- Manufacturing technology of low-cost lithium anode by electroplating
- Manufacturing the large-area lithiu
Ⅳ. Research Development results
○ Manufacturing technology of low-cost lithium metal foil and current collector
- Pilot-scale lithium powder capture device using plasma technology
- Manufacturing technology of low-cost lithium anode by electroplating
- Manufacturing the large-area lithium foil by rolling process
- Manufacturing technology of Cu current collector with low-roughness
- Outstanding electrochemical performances of as-developed Li anode
- Ni current collector plating technology applicable to sulfide-based all-solid battery
○ Single ion conductive organic-inorganic complex protective film and electrolyte design
- Electrolyte design for lithium metal battery based on molecular simulation
- Smart interface control and single ion conductive composite protective film
- Li dendrite suppression mechanism through interfacial structure analysis and electrochemical analysis
- Fabrication and stabilization of a large-area lithium metal electrode protective layer, resulting into a long-term cycle performances (416 cycles @ 5 mA/cm2 (cutoff : 3 mA/cm2, util. ratio : 37.5%)
○ Li-storable 3D structured anode for high energy density/long life/high input & output
- Slurry-based 3D carbon structure design/manufacturing technology
(volume capacity : 1,000 mAh/cc, symmetry cell >400 cycles, DSC 181.7J/g, swelling<20%)
- Conductivity controlled 3D lithium structured anode
- Core-shell carbon nanofibers containing lithiophilic materials by electrospinning process
(volume capacity : 833 mAh/cc, symmetry cell >200 cycles, swelling : 2.1%)
- Dual-phase reactive lithium storage and development of scale-up process
- Securing Li reaction analysis technology in 3D structured anode and modeling technology for each 3D structured design factor
○ Element technology of large-area lithium metal battery and safety security technology
- High mobility separator and lithium metal battery with long-term cycle performances through the application of ZrO2
- -Improving the perfromances of lithium metal battery through application of high functional separator with electrolyte wettability and self-extinguishing material
- Improving the energy density of lithium metal battery through the application of lightweight current collector
- High-safety all-solid-state battery using inorganic solid electrolyte
- Derivation of optimal design factors for lithium metal batteries by finite element analysis
(source : SUMMARY 8p)
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
과제기간(DetailSeriesProject) : | - |
총연구비 (DetailSeriesProject) : | - |
키워드(keyword) : | - |
과제수행기간(LeadAgency) : | - |
연구목표(Goal) : | - |
연구내용(Abstract) : | - |
기대효과(Effect) : | - |
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